前幾天後端君在自我提高（摸魚）的時候看到了一個簡單卻也有趣的面試題：String str = new String("abc")這個語句建立了幾個物件？
這是一個非常常見的面試題，個人覺得能很好的甄別候選者Java水平的深度——String類用誰都會用，如果還知道它的底層實現以及原理，那就知道此人不是泛泛之輩，然後可以再深入聊聊JVM記憶體結構等等逐漸拓展開去了。
其實在很多面試題彙總的帖子中可能也都會收錄這個問題，並且給出詳細且準確的回答，在網上搜索這個問題也會有很多答案。那後端君今天說這個的原因就是想從這道面試題入手，和大家一起深入學習一下String這個可以說在Java中最常用的類（沒有之一）。
希望日後無論是在面試中，還是在日常開發中，可以對String類更遊刃有餘。
1. String 的底層結構
首先先來了解一下String的底層結構，在後端君所用的JDK版本1.8中，String類是通過一個char陣列來儲存字串的。
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
// 用於儲存字串
private final char value[];
// 快取字串雜湊值，預設為0
private int hash;
// 省略
}
複製程式碼可能很多同學也都注意到了String類是被final關鍵字修飾的，用於儲存字串的char陣列也是被final關鍵字修飾的。這樣設計的原因其實是保證了String的不可變性，包括String物件不可被繼承，字元陣列value屬性的引用地址不可修改。
至於為什麼要保證它不可變？別問，問就是設計，JDK工程師們精心的設計！
2. String被final修飾的原因
事實上，String類被設計成被final修飾確實是有它一定的道理的。
首先第一原因是高效，就拿常量池來說，只有變數是不可修改的，才能夠被快取起來，從而實現常量池的功能。同時，被final修飾意味著不可被修改，所以不需要考慮它的值被修改。
第二個原因是安全，Java之父James Gosling解釋過，迫使String類設計成不可變的另一個原因是安全，當你在呼叫其他方法時，比如呼叫一些系統級操作指令之前，可能會有一系列校驗，如果是可變類的話，可能在你校驗過後，它的內部的值又被改變了，這樣有可能會引起嚴重的系統崩潰問題。
在這裡需要著重提到的是，雖然String物件的字元陣列value屬性是不可變的，但只是引用地址不可變，如果直接修改value屬性的內容，還是可以成功的。
final char[] str = {'1','2','3'};
// 直接賦值將 str 陣列的內容修改為{'1','2','4'}
str[2] = '4';
// 通過反射將 str 陣列的內容修改為{'1','2','5'}
java.lang.reflect.Array.set(str, 2, '5');
複製程式碼以上兩種方法都是沒有改變一個被final修飾的變數的引用地址，而是直接修改引用所代表的陣列元素，成功修改了一個被final修飾的變數的內容。
3. String 的建立流程
明白了String類的底層儲存結構之後，我們再來看它的建立流程，回想一下文字剛開始提到的那個問題，String str = new String("abc")這個語句建立了幾個物件？
再提出一個問題進行對比：String str = "abc"與String str = new String("abc")有什麼區別嗎？
在回答這兩個問題之前，我們必須知道一些概念。如果有了解過JVM的同學會知道，虛擬機器中有一個地方叫常量池，它會儲存字串常量，在JDK1.7之後常量池位於Java堆中。在程式中建立的物件例項，也會被存放在Java堆中，但與常量池存放的位置是不一樣的。還有就是，物件的引用變數如上述程式碼中的str，會被存放在虛擬機器棧中。
上面提出的第二個問題說到了String物件的兩種建立方式：直接賦值和new。
3.1 直接賦值
首先來說直接賦值，首先會去常量池中尋找abc字串是否存在，若已存在會將str引用變數直接指向常量池中的值。如果不存在，會在常量池中先建立一個abc字串，然後把str指向剛剛創建出來的abc字串。
3.2 new String()
而對於使用new關鍵詞來建立一個String物件，首先虛擬機器會在Java堆中建立一個String物件，然後再去常量池中尋找abc字串是否存在，如果不存在會在常量池中建立一個abc字串，然後把Java堆中的物件引用的值指向在常量池中建立的abc字串；若常量池中已存在abc字串，不會建立該字串，也不會改變Java堆中物件的引用值。
綜上所述，String str = new String("abc")這個語句，會建立1個或2個物件，若常量池中沒有abc字串，那麼會建立2個物件，否則只會在Java堆中建立一個物件。
而直接賦值語句會建立0個或1個物件，若常量池中沒有abc字串，會建立1個物件，否則不會建立物件，只需要將引用指向常量池中的abc字串。
3.3 程式碼示例
我們寫兩個例子驗證一下上面的結論。
public static void main(String[] args) {
String a = new String("abc");
String b = "abc";
System.out.println(a==b);
}
複製程式碼我們畫一張圖來描述一下示例程式碼中物件之間的關係。
第一行程式碼中使用new String("abc")建立了一個物件，所以會在堆中建立一個value[]物件，而此時常量池不存在abc字串，所以會在常量池中建立此字串，並將value[]物件的引用值指向常量池中的abc字串，但是這兩個值的地址是不一樣的。
第二行程式碼中使用直接賦值的方式，由於常量池中abc字串已經存在，所以b這個引用變數會直接指向常量池中的abc字串。
最後，由於value[]物件的地址與常量池中abc字串的地址是不一樣的，所以a與b是不相等的。
4. 面試題
下面再羅列幾道常見的面試題。
==和equals的區別編譯器對於 String類拼接如何進行優化String#intern方法的含義compareTo和equals都是用於比較，有什麼區別String、StringBuilder和StringBuffer的區別
5. 小結
今天講述了關於String類的幾個方面：底層結構、用final修飾的原因、物件建立流程以及幾道常見的面試題。
如果以後在面試中遇到類似的問題千萬不要答不上來啦！
希望能夠幫助到大家。
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